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暈在大氣中是怎樣來的?

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  暈是指懸浮在大氣中的冰晶(卷云、冰霧等)對日光或月光的折射和反射作用而形成的一組光學(xué)現(xiàn)象。那么,暈在大氣中是怎樣來的?

  “暈”的出現(xiàn)雖然讓人感到奇妙和異常,其實它是大氣中的一種物理現(xiàn)象。當(dāng)冰晶云存在時,云幕上日、月周圍出現(xiàn)的圓形光弧,叫“暈”(hale)。它是由懸浮于大氣中的冰晶對日、月光的反射和折射形成的物理現(xiàn)象。色序與副虹相同,即外紫內(nèi)紅。以太陽為中心的,稱為“日暈”,以月亮為中心的,稱為“月暈”。常見的暈有22°暈和46°暈。

  暈與天氣變化也有一定的關(guān)系。天氣諺語云:“日暈三更雨,月暈午時風(fēng)”。天空里有暈出現(xiàn),表示觀測站處在氣旋的前端,距地面暖鋒約幾百公里。隨著地面暖鋒向觀測站移動,伴隨而來的天空將是云層愈來愈低,風(fēng)力愈來愈大,并逐漸開始降水。但當(dāng)氣旋邊緣經(jīng)過時,則不一定有雨,而可能只是風(fēng)力增強(qiáng),風(fēng)向改變。


  此外,在熱帶氣旋外緣,如果有卷層云存在,也會形成暈。所以在臺風(fēng)季節(jié),低緯度地區(qū)看到天空有卷層云和暈存在時,臺風(fēng)將可能來臨。


  暈天氣術(shù)語

  最初的天文學(xué),暈是指盤狀星系(類似銀河系)周圍包含球狀星團(tuán)和一些特殊恒星的一個球型區(qū)域。后來,暈擴(kuò)展為以暗物質(zhì)的引力影響占支配地位、將星系包容在內(nèi)的更大的球形區(qū)域。

  當(dāng)天空中有由冰晶組成的薄的卷云或卷層云時,在日、月周圍會出現(xiàn)一些以日月為中心的彩色光環(huán)和圓孤,稱為暈,常見的暈是視半徑為22”和46”的圓環(huán),色彩排列是內(nèi)紅外紫。

  暈是由于日月光通過云中冰晶折射或反射后再到達(dá)人的眼睛而形成的,由于冰晶形狀、分布,光線通過冰晶時的路徑各不相同,暈的形狀也就十分復(fù)雜,僅以22°暈為例來討論其形成過程。云中冰晶以六角柱狀和六角片狀為主,在六角形一面上,每個內(nèi)角為120°,此即相鄰兩側(cè)面的夾角,相間兩側(cè)面的夾角為60°,六角形面與側(cè)面間夾角為90°。光線通過冰晶時發(fā)生的折射與光線通過棱鏡時的折射相同。

  天空中有一層高云,陽光或月光透過云中的冰晶時發(fā)生折射和反射,便會在太陽或月亮周圍產(chǎn)生彩色光環(huán),光環(huán)彩色的排序是內(nèi)紅外紫。稱這七色彩環(huán)為日暈或月暈,統(tǒng)稱為暈。其中對觀測者所張的角半徑為22度的暈最為常見,稱22度暈,偶爾也可看到角半徑為46度的暈和其他形式的與暈相近的光弧。由于有卷層云存在才出現(xiàn)暈,而卷層云常處在離鋒面雨區(qū)數(shù)百公里的地方,隨著鋒面的推進(jìn),雨區(qū)不久可能移來,因此暈就往往成為陰雨天氣的先兆。

  當(dāng)天空懸浮著的六角柱狀冰晶呈直立形狀慢慢下降時,太陽光經(jīng)過頂角為90°棱鏡折射,最小偏向角在46°附近,從而形成46°暈環(huán),其色彩排列與22°暈相同,只是由于光線較弱,有時呈現(xiàn)暗淡的白色暈環(huán)。實際上,大氣中冰晶取向是隨機(jī)分布的,當(dāng)月光傾斜穿過云層時,總會在某些冰晶中發(fā)生上述折射現(xiàn)象,當(dāng)天空中冰晶數(shù)量很多時就可以出現(xiàn)以日月為中心的暈環(huán),

  但由于冰晶在整個天空分不均勻,冰晶的某些取向很不穩(wěn)定,造成暈環(huán)有時不完整,只能看到一些弧形光帶。

  日月光有時經(jīng)過冰晶反射后進(jìn)入人眼,也會形成白色的暈,由于冰晶取向多樣,折射反射過程復(fù)雜,就形成了多種多樣暈的現(xiàn)象。

  暈出現(xiàn)在卷云和卷層云中,往往與鋒面云系相聯(lián)系,在冷暖鋒前部,由于暖濕空氣沿鋒面抬升,在高空形成卷層云,隨著鋒面推移,在鋒面過鏡前后就會出現(xiàn)降水和大風(fēng)。因此有“日暈三更雨,月暈午時風(fēng)”的諺語。

  當(dāng)代氣象科學(xué)實踐表明,在天氣由晴轉(zhuǎn)陰雨時,人們先看到卷層云,而后天空出現(xiàn)會產(chǎn)生降雨的中低云。出現(xiàn)了卷層云,就得看其后的中低云是否發(fā)展,若發(fā)展,其結(jié)果就是要降雨。這就是判斷日月暈后是否有風(fēng)雨的主要征兆。無論是接連數(shù)天的暈還是曇花一現(xiàn)的暈,都應(yīng)看暈后中低云的發(fā)展速度。中低云發(fā)展移入快,降水來得快;發(fā)展移入慢,降水也就柵柵來遲;不移入,則不會有降水。

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